l`amplificateur operationnel et ses applications table des

L’AMPLIFICATEUR
OPERATIONNEL ET SES
APPLICATIONS
J.C.MARCHAIS
TABLE DES MATIERES
Préface
Avant-propos
Table des matières
V
VII
VIII
PREMIERE PARTIE
Propriétés de l'amplificateur opérationnel
CHAPITRE PREMIER. - La rétro-action
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Définition
Types d'amplificateurs
Catégories de rétro-action
Etablissement des formules de la retro-action pour les quatre combinaisons de base
4.1.
Rétro-action tension-tension appliquée à un amplificateur de tension
4.2.
Rétro-action courant-courant appliquée à un amplificateur de courant
4.3.
Rétro-action courant-tension appliquée à un amplificateur de transimpédance
4.4.
Rétro-action tension-courant appliquée à un amplificateur de transadmittance
4.5.
Conclusion
Etablissement des formules de la retro-action avec l'amplificateur de tension
5.1.
Rétro-action tension-courant appliquée à un amplificateur de tension
5.2.
Rétro-action courant-courant appliquée à un amplificateur de tension
5.3.
Rétro-action courant-tension appliquée à un amplificateur de tension
5.4.
Conclusion
Formules générales de la rétroaction
6.1.
Tableau des formules des amplificateurs rétro-actionnés
6.2.
Analyse des résultats
6.3.
Formules de transformation
3
3
3
5
6
7
10
13
15
17
17
18
20
21
22
22
23
23
23
CHAPITRE II. - Conception de l'amplificateur opérationnel
29
1.
Définitions des caractéristiques
29
2.
Structures et schémas de base
31
2.1.
Premier étage différentiel
2.2.
Deuxième étage
2.3.
Etage de sortie
2.4.
Performances de l'amplificateur
Exemples de réalisation
3.1.
Amplificateur à composants discrets
3.2.
Amplificateur réalisé selon une technologie hybride
3.3.
Amplificateurs intégrés
Synthèse des amplificateurs opérationnels des types Az, Ay et Ai
4.1.
Amplificateur de transimpédance Az
31
33
34
35
35
36
36
37
38
39
3.
4.
4.1.
Amplificateur de transimpédance Az
4.2.
Amplificateur de transadmittance Ay
4.3.
Amplificateur de courant Ai
Amplificateurs modernes
39
40
40
40
CHAPITRE III. - Mesures sur l'amplificateur opérationnel
43
1.
44
44
44
45
45
45
46
46
47
47
49
49
50
51
51
52
5.
2.
3.
Caractéristiques d'entrée
1.1.
Tension de faux zéro d'entrée
1.2.
Courants d'entrée
1.3.
Tensions d'entrée admissibles
1.4.
Impédance d'entrée
1.4.1. Impédance différentielle (Zi)
1.4.2. Impédance de mode commun (Zcm)
1.5.
Taux de réjection en mode commun (C.M.R.R.)
1.6.
Taux de réjection des tensions d'alimentation (P.S.R.R.)
1.7.
Tension et courant de bruit (en, in)
Caractéristiques de sortie
2.1.
Impédance de sortie (Zo)
2.2.
Tension et courant de sortie
Caractéristiques de transfert
3.1.
Gain en tension (Avo)
3.2.
Produit gain-bande
CHAPITRE IV. - Emploi de l'amplificateur opérationnel avec retro-action
53
1.
2.
3.
53
56
57
58
60
60
61
62
64
64
64
64
64
65
65
66
68
70
71
71
71
72
72
4.
5.
6.
Bande passante de l'amplificateur
Gain de boucle
Critères de stabilité
3.1.
Critère élémentaire de Nyquist
3.2.
Critère de Mikanoy
3.3.
Critère de Routh-Hurwitz
Correction de bande de l'amplificateur
Cellules de correction
5.1.
Cellule à. l'entrée de l'amplificateur
5.2.
Cellule à. la sortie du premier étage amplificateur
5.3.
Cellule en sortie de l'amplificateur
Performances de l'amplificateur boucle
6.1
Gain bouclé
6.2.
Impédance de sortie
6.3.
Bande passante
6.3.1. Stabilité
6.3.2. Bande passante
6.4.
Bruit de l'amplificateur
6.5.
Réponse impulsionnelle
6.5.1. Bande passante
6.5.2. Courbe de gain bouclé
6.5.3. « Slew rate»
6.5.4. "Setting time" ou temps d'établissement
DEUXIEME PARTIE
Applications de l'amplificateur opérationnel
CHAPITRE V. - Applications typiques
1.
Séparateur de gain unité, adaptateur d'impédance
2.
Amplificateur non-inverseur
2.1.
Influence de Av
2.2.
Influence de Zi
2.3.
Influence de l'impédance de mode commun
3.
Amplificateur inverseur
4.
Sommateur ci entrées multiples
4.1.
Influence de Zi
4.2.
Influence de Zcm
4.3.
Sommateur non-inverseur
5.
Soustracteur
5.1.
Soustracteur utilisant le mode commun
5.2.
Variante de montage
5.3.
Autre variante
5.4.
Soustracteur n'utilisant pas le mode commun
6.
Comparateur de tension
6.1.
Comparateur en boucle ouverte
6.2.
Comparateur en boucle fermée
7.
Source de tension de référence
8.
Source de courant
8.1
Charge flottante
77
78
79
79
80
80
81
82
83
84
84
86
86
86
87
88
88
89
89
90
91
91
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
8.1
Charge flottante
8.2.
Charge à la masse
Limiteur
Intégrateur
10.1.
Influence du gain limité
10.2.
Bande passante limitée
10.3.
Mémoire de l'intégrateur
10.4.
Conclusion
10.5.
Intégrateur parfait
10.6.
Pseudo-intégrateur
10.7.
Intégrateur avec système de remise à zéro
10.8.
Intégrateur avec capacité à la masse
10.9.
Intégrateur différentiel
10.10. Intégrateur sommateur
Dérivateur
11.1.
Dérivateur théorique
11.2.
Dérivateur pratique
11.3.
Dérivateur parfait
Oscillateur
12.1.
Oscillateur à pont de Wien
12.2.
Oscillateur « phase shift R C»
12.3.
Oscillateur R C à fréquence variable
12.4.
Oscillateur RC avec gain unité
Déphaseur
Convertisseur phase-amplitude
Modulateur -démodulateur
Détecteur
91
92
93
95
95
97
98
99
99
100
101
102
103
104
104
104
105
106
107
101
108
109
110
111
111
113
115
CHAPITRE VI. - Circuits convertisseurs d'impédances
119
1.
119
120
120
120
121
121
121
122
122
122
124
124
125
125
126
126
127
2.
Sources contrôlées
1.1.
Source contrôlée tension-tension
1.1.1. Définition
1.1.2. Réalisation
1.2.
Source contrôlée tension-courant
1.2.1. Définition
1.2.2. Réalisation
1.3.
Source contrôlée courant-tension
1.3.1. Définition
1.3.2. Réalisation
1.4.
Source contrôlée courant-courant
1.4.1. Définition
1.4.2. Réalisation
1.5.
Applications des sources contrôlées
Convertisseurs d'impédances négatives
2.1.
Définition
2.1.1. Convertisseur d'impédance négative en tension: V.N.I.C
2.2.
3.
4.
5.
2.1.2. Convertisseur d'impédance négative en courant: LN.LC
Réalisation
2.2.1. Réalisation du V.N.LC
2.2.2. Réalisation du LN.I.C
2.3.
Applications du Nic
2.3.1. Stabilité des réseaux à Nic
2.3.2. Exemples simples d'application
Inverseur d'impédance positive ou gyrateur (P.l.l.)
3.1.
Principe et définition
3.1.1. Gyrateur idéal
3.1.2. Gyrateur parfait
3.1.3. Gyrateur imparfait ou réel
3.1.4. Gyrateur généralisé
3.2.
Réalisation du gyrateur
3.2.1. Gyrateur à sources contrôlées courant-tension
3.2.2. Gyrateur à sources contrôlées tension-courant
3.2.3. Gyrateur il source de courant et Nic
3.2.4. Gyrateur à Nic et NII
3.2.5. Gyrateur à deux Nic
3.2.6. Conclusions sur la réalisation du gyrateur
3.3.
Applications du gyrateur
3.3.1. Transformation de tension et de courant
3.3.2. Transformation d'impédances
3.4.
Gyrateur multiple
Inverseur d'impédances négatives : N.I.I
4.1.
Définition du N.I.I
4.2.
Réalisation du N.I.I
4.2.1. N.I.I. à source de courant et Nic
4.2.2. N.I.I. à convertisseurs d'impédances négatives
4.2.3. N.I.I. à gyrateur et Nic
4.3.
Applications de l'inverseur d'impédances négatives
Circulateur
127
128
128
129
132
132
133
134
134
134
137
137
139
139
139
140
142
145
146
146
146
146
147
151
152
153
154
154
155
155
156
158
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Circulateur
5.1.
Définition
5.2.
Réalisation du circulateur
5.2.1. Circulateurs réalisés à partir du gyrateur
5.2.2. Circulateurs il soustracteurs
5.3.
Applications du circulateur
5.3.1. Applications typiques
5.3.2. Réalisation de dipôles particuliers
5.3.3. Elimination des selfs inductances dans les filtres
5.3.4. Le circulateur, élément de synthèse
Circuits « pathologiques»
6.1.
Définition des circuits « pathologiques»
6.2.
Synthèse des circuits « pathologiques»
6.3.
Application des circuits « pathologiques»
Amplificateur adapte réciproque
7.1.
Définition
7.2.
Réalisation
7.3.
Applications
Circuits convertisseurs d'impédances positives: P.l.C
8.1.
Définition
8.1.1. Convertisseur d'impédance positive en tension: V. Pic
8.1.2. Convertisseur d'impédance positive en courant: I. Pic
8.1.3. Convertisseur d'impédance en puissance: P.Pic
8.2.
Réalisation des Pic
8.2.1. Réalisation des capacités et de selfs positives
8.2.2. Réalisation du Pic en courant
8.2.3. Réalisation du Pic en tension
8.2.4. Réalisation du Pic en puissance P.Pic
8.3.
Applications des Pic
Rotateur
9.1.
Définition
9.2.
Réalisation
9.3.
Applications du rotateur
Symétriseur
10.1.
Définition
10.2.
Réalisation du symétriseur
10.3.
Applications
158
158
158
159
162
165
165
166
168
168
169
169
170
171
173
174
175
176
176
176
177
177
178
178
178
182
183
185
186
187
188
191
192
193
193
194
195
CHAPITRE VII. - Les générateurs de fonctions
197
1.
197
197
203
204
204
205
206
207
209
210
212
213
213
214
216
2.
3.
4.
Amplificateurs fonctionnels
1.1.
Fonctions quelconques
1.2.
Fonctions particulières
Dipôles non linéaires ou impédances fonctionnelles
2.1.
Impédance des dipôles non linéaires
2.2.
Impédances fonctionnelles et amplificateurs fonctionnels
2.3.
Impédances fonctionnelles et Pic
2.4.
Impédances fonctionnelles et Nic
2.5.
Impédances fonctionnelles et circulateur
2.6.
Impédances fonctionnelles et symétriseur
2.7.
Impédances fonctionnelles et rotateur
Multiplicateur
3.1.
Réalisation du multiplicateur
3.2.
Applications du multiplicateur
Conclusion
CHAPITRE VIII. - Les filtres actifs
217
1.
218
218
219
220
221
221
222
222
228
229
235
238
238
243
244
245
245
246
247
249
249
2.
3.
4.
5.
Filtres actifs ci gyrateurs
1.1.
Filtres passifs L, C
1.1.1. Filtre passe-bas en échelle
1.1.2. Filtre passe-bande
1.1.3. Filtre réjecteurs de bande
1.2.
Filtres passe-bande réalisés par la méthode des circuits décalés
Filtres actifs ci sources contrôlées
2.1.
Filtres passe-bas
2.2.
Filtres passe-haut
2.3.
Filtres passe-bande
2.4.
Filtres réjecteurs de bande
Filtres actifs ci amplificateurs ci contre- réaction totale
3.1.
Filtres passe-bas
3.2.
Filtres passe-haut
3.3.
Filtres passe-bande
Filtres ci Nic
4.1.
Filtre passe-bas
4.2.
Filtre passe-haut
4.3.
Filtre passe-bande
Exemples de réalisation de filtres actifs
5.1.
Filtre passe-bande 300-400 Hz
6.
5.1.
Filtre passe-bande 300-400 Hz
5.2.
Filtre passe bas Chebyshev
5.3.
Filtre passe-bande à circuits décalés
5.4.
Filtres' passe-bande à structure de Kinariwala et à gyrateur
Conclusion générale sur les filtres actifs
249
250
250
254
254
Annexes
257
Annexe A Filtres passe-bande ci circuits décalés
1.
Symboles utilisés
2.
Structures
3.
Circuit résonnant
4.
Doublet
5.
Triplet
6.
Quadruplet
257
257
257
258
258
260
261
Annexe B
Réalisation de filtres actifs selon la structure de Rauch
1.
Structures des filtres
1.1.
Structures du second ordre
1.2.
Structure du troisième ordre
2.
Association des structures
3.
Tableaux des cœfficients
263
263
263
264
265
265
Bibliographie
Index alphabétique
TOP
269
272